3D打印

 3D打印产业简介

3D打印概念及定义

1、3D打印

3D打印：也称为增材制造技术。它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印主要分为桌面级和工业级两种。桌面级是3D打印技术的初级阶段和入门阶段，能够很直观地阐述3D打印技术的工艺原理。工业级的3D打印机主要分为快速原型制造和直接产品制造两种。

2、3D打印技术

3D打印技术：是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。

3D打印优势分析

3D打印思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”，与传统制造相比，3D打印技术的优势主要体现在：

图表：3D打印的优势列表

数据来源：前瞻产业研究院

3D打印产业发展环境分析

3D打印产业政策环境分析

1、《国家高技术研究发展计划（863计划）》

2013年4月，科技部近期公布的最新《国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》，首次将3D打印产业纳入其中。《指南》中提到，破3D打印制造技术中的核心关键技术，研制重点装备产品，并在相关领域开展验证，初步具备开展全面推广应用的技术、装备和产业化条件。设4个研究方向：

（1）面向航空航天大型零件激光熔化成型装备研制及应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术研究类）

针对航空航天产品研制（试制）过程中单件、小批量需求，研制适合钛合金等难加工零件直接成型的大型零件激光熔化成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±1%以内，堆积效率达300cm3/h以上。制定相关工业技术标准，并在航空航天产品研制零部件制造中进行应用。

（2）面向复杂零部件模具制造的大型激光烧结成型装备研制及应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术研究类）

针对复杂零部件模具快速制造的需求，研制适合制造蜡模、蜡型、砂型制造，以及尼龙等塑料零件制造的大型激光烧结成型装备，台面2米×2米，制件精度控制在±0.1%以内，堆积效率达1000cm3/h以上。制定相关技术标准，并在汽车、模具等行业产品研制中得到应用。

（3）面向材料结构一体化复杂零部件高温高压扩散连接设备研制与应用（国拨经费控制额不超过1000万元，前沿技术类）

针对结构复杂、性能要求高、连接难度大等复杂零部件加工的需求，研制材料结构一体化复杂零件高温高压扩散连接设备和工艺，工作加热区域尺寸Φ1000mm×1000mm以上，并在航空航天产品的研制中开展应用。

（4）基于3D打印制造技术的家电行业个性化定制关键技术研究及应用示范（国拨经费控制额不超过1000万元、企业牵头申报，应用开发与集成示范类）

针对家电行业个性化定制迫切需求，结合以3D打印制造技术为核心的数字制造技术带来的制造变革，研究3D打印个性化零件设计技术、个性化定制模式、定制业务协同引擎、交互门户、运行平台等技术，开发个性化定制管理平台，并基于3D打印制造装备为终端用户提供个性化定制服务，在应用示范期内销售经济收入不少于3000万元。

2、支持创立3D打印产业联盟

3D打印技术的产业联盟的建立，3D打印技术的科研机构和企业将改变单打独斗的不利局面。有利于推动我国3D打印技术产业化、市场化进程，加快与国际间的对话交流，促进3D打印技术与传统制造技术的有机结合；有利于尽快建立行业标准，集中展示我国3D打印技术的良好形象，也便于加强与政府间或国际间的广泛交流。

（1）深圳市3D打印产业联盟

2013年6月，为了抓住3D打印产业发展的先机，深圳市市长许勤表示，深圳将积极组建包括大学、科研机构、企业、行业协会等在内的产业联盟，打造涵盖原始创新、技术开发、产品制造、内容产业到推广应用等全链条的3D显示技术产业链。

（2）西部3D打印产业技术创新联盟

2013年6月，西部地区首个3D打印产业技术创新联盟在成都成立。该联盟将以成都市的制造企业为主体，由高等院校、材料研发企业和机构、工业设计企业、科研院所、3D打印服务应用提供商等“抱团”联动，先期从材料制造、航空应用、军工制造等产业链高端环节率先突破。

（3）江苏省三维打印产业技术创新战略联盟

2013年6月，江苏省三维打印产业技术创新战略联盟在南京正式挂牌，改联盟由江苏阳光（600220）集团子公司江苏紫金电子集团有限公司，以及机械科学研究总院江苏分院与南京航空航天大学等联合发起。

（4）中国3D打印技术产业联盟

2012年10月，在工信部的支持下，亚洲制造业协会、北京航空航天大学、华中科技大学、清华大学、湖南华曙高科有限公司、武汉滨湖机电科技有限公司、无锡飞而康快速制造有限公司等10多家主要的科研单位的专家学者和企业共同发起成立了中国3D打印技术产业联盟，这是世界上首个3D打印技术的产业联盟。

3、建立3D打印技术产业创新中心

为促进3D打印技术产业化，将首批选择10个工业城市集中建设3D打印技术产业创新中心。计划投资2000万元，地方政府按照1：1配套扶持。2013年3月，3D产业联盟已经与南京等城市签署中国3D打印技术产业总部基地和中国3D打印技术产业创新中心合作协议。创新中心包含3D打印技术的产品展示中心、科普和教育中心、加工和服务中心、研发中心。

3D打印产业技术环境分析

1、中国3D打印技术发展现状

我国近年才引入3D打印技术，与国外相比差距非常大，主要体现在技术和市场应用方面，研发水平不高，与市场衔接度较低，目前还未产生较大的经济效益。与美国已经出现3D Systems和Stratasys两大3D打印机上市公司不同，我国的3D打印技术起源于西安交大、华中科大和清华大学等高校，相关的技术转化集中在校办企业。

2、中国3D打印产业专利申请数分析

从图中可以看出，我国3D打印技术申请数量主要集中在2013年，占2005-2013年申请数量的54.84%。专利公开数量同样也主要集中在2013年，占全部公开数量的77.42%。

图表：2005-2013年6月3D打印相关专利申请数量变化图（单位：个）

资料来源：前瞻产业研究院整理

图表：2001-2012年3D打印产业相关专利公开数量变化图（单位：个）

资料来源：前瞻产业研究院整理

3、中国3D打印技术存在的问题

（1）3D打印技术本身发展不够成熟

该领域研究队伍比较薄弱，资金投人有限，设备尚未完全达到商品化，成型材料急需国产化，与3D打印技术配套的后续技术尚不完备。

（2）3D打印技术未能有效地在企业中得到应用

企业界对3D打印技术重要性认识不足，缺乏企业的有力支持，目前投人的研发资金几乎都是由国家承担，企业没有发挥其主导作用。对于已引进3D打印技术设备的企业，也未能充分发挥其作用。由于目前的3D打印技术设备价格太昂贵，因此广大中小型企业很少能得到3D打印技术服务。

（3）没有建立发展3D打印技术的统一协调管理体系

目前存在相当多的“低水平重复”现象，使得有限的投人未能发挥更好的作用。尤其是在学、产、研结合方面力度不够，影响科研成果的商品化，直至产业化。

4）国内3D打印企业仍缺乏强有力的推动

近年来，在国家科学技术部的支持下，我国已经在深圳、天津、上海、西安、南京、重庆等地建立一批向企业提供快速成型技术的服务机构，积极引进国外3D打印设备。

3D打印产业链分析

发展初期的产业链分析

3D打印产业链简单的描述就是：从最初的原材料处理、设备制造到最后的打印应用与服务。在3D产业链的发展初期，主要是以材料供应、设备制造和打印服务，然后再到消费领域的形式存在，这主要是由于产业发展初期技术推广和市场规模的限制所致。目前，我国3D打印产业就处于这个阶段。

在发展初期，技术应用推广的起步阶段，3D打印服务企业无疑会较快地带来收益。因为应用推广期间，本质上是一个市场创造的过程。下游企业出于风险的考虑，不会贸然采购设备，改变已有的制造流程。因此，需要专业的3D打印服务商提供服务，除了产品的直接打印制造之外，还包括CAD模型辅助设计服务等。

图表：3D打印产业链（发展期初期）示意图

数据来源：前瞻产业研究院

成熟期的产业链分析

从长期来看，3D产业链上的专业分工会进一步深化：专业材料供应商和专业打印企业会出现，产品设计服务会独立或向下游消费企业转移。同时还会出现为3D打印产业提供支持服务的第三方检测验证、金融、电子商务、知识产权保护等服务平台。

在产业成熟期，一个完整的3D打印产业链应该包括：（1）上游：专业材料供应商、3D打印设备制造商、软件开发商、数字化技术提供商、耗材提供商、专业设计机构、3D打印设备经销商、3D打印服务等；（2）下游：民用消费、工业设计和航天军工、服装公司、汽车公司、船舶公司、医学等领域；（3）服务支持平台：第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持平台。

图表：3D打印产业链（成熟期）示意图

数据来源：前瞻产业研究院

3D打印产业上下游市场分析

3D打印产业上游市场分析

3D打印产业链的上游主要包括打印材料提供商、3D打印设备的制造商、工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商等。在3D打印发展的初级阶段，产业链上游的焦点主要集中在材料行业、打印设备制造业以及软件开发三个领域。

3D打印产业下游市场分析

3D打印产业链的下游主要分为两大类：（1）民用消费领域，如摄影、饮食、教育等方面；（2）工业领域，如传统的航空、汽车、船舶、电子、家电、医学、建筑等行业，同时还包括珠宝、时装、食品、纺织业以及考古领域。

我国的3D打印主要集中在家电及电子消费品、建筑、教育、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。其中，3D打印最大的三块需求分别来自民用消费、工业设计和航天军工。

3D打印产业发展状况分析

目前，国内的3D打印主要集中在家电及电子消费品、模具检测、医疗及牙科正畸、文化创意及文物修复、汽车及其他交通工具、航空航天等领域。2010年，中国3D打印机的装机总量为400台，近两年，增长2010年以来年增速均在70%左右，可以估计2012年，中国3D打印机的装机总量将超过1000台。

图表：全球个人3D打印设备销售量（单位：台）

资料来源：前瞻产业研究院整理

行业财务指标、经济指标、效益指标等具体内容详见前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国3D打印产业市场需求与投资潜力分析报告》

国际3D打印产业知名企业分析

美国3D Systems公司

美国Stratasys公司

德国EOS公司

以色列Objet公司

比利时Materialize公司

中国3D打印产业领先企业分析

武汉滨湖机电技术产业有限公司

杭州先临三维科技股份有限公司

北京隆源自动成型系统有限公司

北京殷华激光快速成型与模具技术有限公司

沈阳新松机器人自动化股份有限公司

中航天地激光科技有限公司

湖南华曙高科技有限责任公司

飞而康快速制造科技有限公司

南京紫金立德电子有限公司

北京上拓科技有限公司